GESTIÓN ELECTRÓNICA DEL MOTOR 4HK1-TC
GESTIÓN ELECTRÓNICA MOTOR 4HK1-TC – ECM • • • • • • • • • • • •
Luz MI MIL Sens Sensor or MAF MAF Sens Sensor or IAT IAT Sens Sensor or ECT ECT Sensor FT FT Sensor BP BP Sens Sensor or CKP CKP Sens Sensor or CMP CMP Sens Sensor or VSS VSS Control Control de marcha marcha mínima mínima Sens Sensor or BAR BARO O Sens Sensor or APP APP
– Sistema “Common Rail”
COMPONENTES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 14
8. 9. 10. 11. 12. 13. 13. 14.
Tanque Filtro Bomb Bombaa de alta lta presión Riel Riel de inye inyecc cció iónn Limi Limita tado dorr de presión Amor Amorti tigu guad ador ores es de de pulsaciones Sens Sensor or de alta lta presión Inyectores res ECM TCM CKP CMP Sens Sensor ores es SCV
ECM El ECM es fabricado por Denso Japón, se encuentra ubicado en el bastidor sobre el travesaño de la transmisión. El ECM controla: • Inyecc Inyección ión de comb combust ustible ible • Tiem Tiempo po de iny inyecc ección ión • EGR • Prec Precal alent entam amie iento nto • Fren Frenoo al al esc escap apee • Contr Control ol de de cruc crucer eroo • Toma Toma de de fue fuerz rzaa PTO PTO • Diagnós Diagnóstic ticoo a bordo bordo del del motor motor
LUZ MIL La luz MIL indica una falla en el sistema de gestión electrónica del motor que puede alterar negativamente las emisiones. Modos de operación de la luz MIL: • La luz MIL ilumina ilumina cuando el interruptor interruptor de encendido es girado hacia ON, con el motor apagado. • La luz MIL se apaga apaga después después de que el motor a arrancad arrancadoo si no está está presente presente un código de falla. • La luz MIL permanece permanece encendida encendida después de que el motor a arrancado si el ECM detecta una falla en el sistema de gestión electrónica del motor. Un DTC es almacenado indicando que existe una falla.
SENSOR MAF El sensor de flujo de masa de aire, mide el caudal de aire que ingresa por la admisión. Está ubicado entre entre el filtro filtro de aire y el turbo cargador. El sensor MAF usa un elemento de tipo hilo caliente para determinar el caudal de aire que fluye hacia el motor. (La temperatura del hilo oscila entre 170 ºC. y 300 ºC. El ensamble del sensor MAF incluye también el sensor IAT encargado de medir la temperatura del aire de admisión. Si la cantidad de aire que ingresa al motor es poca indica desaceleración o marcha mínima. Una gran cantidad de aire indica aceleración o condiciones de alta carga. El ECM usa estos valores para calcular el ciclo de trabajo de la EGR.
CURVA CARACTERÍSTICA DEL MAF
La curva característica del sensor refiere el flujo de masa de aire en gramos de aire/carrera del pistón.
SENSOR IAT El sensor de temperatura de aire de admisión es del tipo NTC o de resistencia variable en función de la temperatura. El ECM suministra 5V al circuito de alimentación del sensor IAT y una masa para el circuito de baja referencia. Cuando la temperatura del aire es baja la resistencia del sensor es alta. Si la resistencia en el sensor es alta, el ECM detecta una caída grande de voltaje en el circuito de alimentación del sensor. El ECM usa este valor para calcular el volumen de combustible a ser inyectado, el tiempo de inyección y para controlar el ciclo de tarbajo de la válvula EGR.
CURVA CARACTERÍSTICA DEL IAT
0 ºC : 3,91 V 20 ºC : 2,92 V 40 ºC : 1,86 V 60 ºC : 1,11 V
IDENTIFICACIÓN DE PINES CONECTOR MAF-IAT
1. MAF 12V Relé principal ECM 2. MAF Baja referencia pin B-15 3. MAF Señal de salida al ECM pin B-28 4. IAT Señal de salida al ECM pin B-37 5. IAT Baja referencia pin B-14
SENSOR DE TEMPERATURA DE REFRIGERANTE ECT El sensor de temperatura de refrigerante se encuentra en la carcasa del termostato es del tipo NTC o de resistencia variable en función de la temperatura. El ECM suministra 5V al circuito de alimentación del sensor ECT y una masa para el circuito de baja referencia. Cuando la temperatura del refrigerante es baja la resistencia del sensor es alta. Si la resistencia en el sensor es alta, el ECM detecta una caída grande de voltaje en el circuito de alimentación del sensor. El ECM usa este valor para calcular el volumen de combustible a ser inyectado, el tiempo de inyección y para controlar el ciclo de trabajo de la válvula EGR.
UBICACIÓN DEL SENSOR ECT
CURVA CARACTERÍSTICA DEL ECT
20 ºC : 4,46 V 40 ºC : 1,59 V 60 ºC : 0,99 V 80 ºC : 0,60 V 90 ºC : 0,45 V
INDICADOR DE TEMPERATURA La señal análoga del sensor ECT es convertida por el ECM en una señal digital de 64 Hz. La señal convertida es enviada por el terminal A-24 del ECM al tablero de instrumento para operara el indicador de temperatura de refrigerante del motor: Punto A 125 Punto A 115 Punto A 100 Punto A 78 Punto A 55 Punto A 50 Punto A 45
ºC ºC ºC ºC ºC ºC ºC
: 90% : 90% : 90% : 90% : 90% : 90% : 90%
SENSOR DE TEMPERATURA DE COMBUSTIBLE FT El sensor de temperatura de combustible está instalado en la bomba de alta presión es del tipo NTC o de resistencia variable en función de la temperatura. El ECM suministra 5V al circuito de alimentación del sensor FT y una masa para el circuito de baja referencia. Cuando la temperatura del combustible es baja la resistencia del sensor es alta. Si la resistencia en el sensor es alta, el ECM detecta una caída grande de voltaje en el circuito de alimentación del sensor. El ECM usa este valor para calcular el volumen de combustible a ser inyectado, el tiempo de inyección y para controlar el ciclo de trabajo de la válvula EGR. 1. FT:
Sensor de temperatura de combustible
2. SCV: Válvula de control de succión
CURVA CARACTERÍSTICA DEL FT
20 ºC : 2,38 V 30 ºC : 1,92 V 40 ºC : 1,50 V 50 ºC : 1,15 V 60 ºC : 0,89 V
SENSOR DE PRESIÓN DE REFUERZO BP El sensor de presión de refuerzo del turbo se encuentra localizado en el ducto de admisión de aire. El sensor BP es un transductor que varia el voltaje de acuerdo a los cambios de presión en el ducto de admisión de aire El sensor interpreta un voltaje bajo como una baja presión de aire Un alto voltaje será indicativo de alta presión de aire y alta carga del motor El ECM usa este valor para calcular el volumen de combustible a ser inyectado.
CURVA CARACTERÍSTICA DEL BP
101 Kpa. : 1,03 V 120 Kpa. : 1,33 V 150 Kpa. : 1,80 V 180 Kpa. : 2,25 V 200 Kpa. : 2,52 V
SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL CKP El sensor CKP se encuentra localizado en la parte superior de la carcasa del volante. El sensor CKP es del tipo inductivo, el cual genera señales de voltaje alterno basado en la rotación del cigüeñal. Si el sensor CKP falla, el sistema de gestión electrónica del motor se respalda en las señales generadas por el CMP. 1. CKP 2. Reluctor
RELUCTOR
El volante tiene maquinadas 55 muescas espaciadas 6º entre sí y una sección de 30º que sirve para detectar el PMS del cilindro Nº 1
FORMA DE ONDA (CKP)
Conectando el osciloscopio entre los terminales B-31 ( + ) B-32 ( - ) Escala de medición: 5V/div 10ms/div Condición de la prueba: Motor a 750rpm
SENSOR DE POSICIÓN DEL ARBOL DE LEVAS (CMP) El sensor CMP se encuentra localizado en la cabeza de cilindros hacia la parte trasera del árbol de levas. El CMP detecta un total de 5 orificios, 4 orificios distanciados a 90º y un orificio desfasado 15º, envía señales al ECM para indicar el PMS de cada cilindro teniendo como referencia el cilindro Nº 1. Si el sensor CMP falla, las señales enviadas por el sensor CKP retroalimentan al ECM.
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Piñón del árbol de levas Sentido de giro del piñón CMP
FORMA DE ONDA (CKP Y CMP)
CH1: CKP Señal / CH2: CMP Señal Conectando el osciloscopio entre los terminales: CH1: B-31 ( + ) B-32 ( - ) CH2: B-30 ( + ) GND ( - ) Escala de medición: CH1: 5V/div 10ms/div CH2: 1V/div 10ms/div Condición de la prueba: Motor a 750rpm
DETALLE FORMA DE ONDA (CKP Y CMP)
El tiempo de inyección adecuado para las condiciones de operación del vehículo se controla con base en las señales de entrada de los respectivos sensores. El tiempo de inyección es determinado por comparación en tiempo real entre las señales de pulso de los sensores CKP y CMP. El tiempo de inyección se ajusta de acuerdo al mapa preestablecido en el ECM.
RELACIÓN FORMA DE ONDA (CKP Y CMP)
La relación entre el sensor CKP y CMP se muestra en la figura. El ECM detecta 112 pulsos del CKP por cada 2 vueltas del motor (56 x 2) y 5 pulsos del sensor CMP (720º de giro del cigüeñal)
SENSOR DE VELOCIDAD VSS
El sensor de velocidad es de efecto hall. El fusible de “Medidores” de 10A suministra el voltaje necesario para la operación del circuito. 1.VSS 2.Velocímetro 3.Protector
FORMA DE ONDA (VSS)
Conectando el osciloscopio entre los terminales A-39 ( + ) GND ( - ) Escala de medición: 5V/div 50ms/div Condición de la prueba: 20 Km/h
CONTROL DE MARCHA MÍNIMA Permite controlar la marcha mínima del motor durante el encendido en frío. Este control esta activo únicamente cuando la transmisión manual se encuentra en la posición de neutro, al cambiar de neutro a una marcha la función se cancela. El ECM recibe la señal del control de marcha mínima y ajusta la cantidad de inyección de combustible.
CARACTERISTICA OPERATIVA DEL CONTROL DE MARCHA MÍNIMA
El voltaje de salida puede ser medido en el terminal A-35 del ECM.
SENSOR DE POSICIÓN DEL PEDAL DEL ACELERADOR (APP) El sensor APP está montado en el conjunto del pedal del acelerador. El sensor está compuesto por 3 sensores individuales en un mismo ensamble. El ECM usa la información del sensor APP para determinar el grado de aceleración y desaceleración seleccionado por el conductor y calcular la cantidad y el tiempo de inyección de combustible. 1. APP
CARACTERISTICA OPERATIVA DEL APP El sensor APP usa los pines A-31, A-32 y A-33 del ECM. Posición del pedal al 0% APP1: 0,60V APP2: 4,39V APP3: 4,04V Posición del pedal al 100% APP1: 2,45V APP2: 2,59V APP3: 2,94V
SENSOR DE PRESIÓN BAROMÉTRICA (BARO)
El sensor BARO está montado dentro del ECM y convierte la presión barométrica en una señal de voltaje. El ECM usa esta señal de voltaje para calcular la cantidad de y el tiempo de inyección de combustible en función de la altura sobre el nivel del mar a la que está operando el vehículo.
SISTEMA “COMMON RAIL”
COMPONENTES
DESCRIPCIÓN El sistema “Common Rail” mantiene el combustible a presión dentro de una galería o riel. Los inyectores son electro válvulas controladas electrónicamente por el ECM. El ECM controla independientemente las funciones del sistema de inyección (presión de inyección, volumen de inyección y tiempo de inyección.) de acuerdo con la velocidad y la carga del motor, lo que garantiza: 1. una presión de inyección estable en todo momento, particularmente a bajas rpm del motor. 2. Reducción de humo blanco durante el encendido en frío o la aceleración 3. Reducción de emisiones contaminantes 4. Incremento en la potencia de salida del motor
BOMBA DE COMBUSTIBLE DE ALTA PRESIÓN Envía combustible a alta presión hacia el riel de combustible, se encuentra montada en la parte posterior izquierda del motor, contiene a la bomba de transferencia de tipo trocoide. La válvula (SCV) válvula de control de succión y el sensor de temperatura están alojados en la bomba de alta presión 1.FT 2.SCV 3.Bomba de alta presión 4.Riel de combustible
2
DESPIECE DE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE Tipo
HP3
Relación de giro con el cigüeñal
2a1
Sentido de rotación
Contrario a las manecillas del reloj (visto desde el conductor)
Bomba de transferencia
Tipo trocoide
Diámetro del émbolo
8.5 mm x 2
Alzada del émbolo
8.8 mm x 2
SCV
Normalmente abierto
Peso
3.8 Kg
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Eje Aro de leva Carcasa de la bomba Pistón Filtro Válvula reguladora Bomba de transferencia SCV Sensor FT
COMPONENTES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
Tanque Filtro Succión Entrada de combustible Bomba de transferencia Válvula reguladora SCV Resorte de retorno Pistón Válvula de succión Válvula de alivio Sobre flujo Retorno Riel de combustible Inyector Eje Presión negativa Presión de transferencia Alta presión Presión de retorno
OPERACIÓN DE LA BOMBA DE TRANSFERENCIA 1. 2. 3.
Desde el tanque Puerto de entrada Hacia la bomba de alta presión 4. Puerto de descarga 5. Rotor 6. Porta rotor 7. Disminución de la cantidad de combustible 8. Incremento de la cantidad de combustible 9. Descarga de combustible 10. Suministro de combustible
BOMBA DE TRANSFERENCIA TROCOIDE
Se encuentra integrada a la bomba de alta presión, succiona el combustible desde el tanque y lo entrega a los pistones de la bomba de alta presión a través del filtro y la SCV. 1. Aro de leva 2. Pistón A 3. Pistón B 4. Bomba de transferencia
OPERACIÓN DE LA BOMBA DE ALTA PRESIÓN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
SCV Válvula de succión Válvula de suministro Excéntrica Aro de leva Pistón A (PMS) en la carrera de compresión Pistón B (PMI) en la carrera de admisión Pistón A comenzando la carrera de compresión Pistón B comenzando la carrera de compresión Pistón A (PMI) en la carrera de admisión Pistón B (PMS) en la carrera de compresión Pistón A comenzando la carrera de compresión Pistón B comenzando la carrera de admisión
OPERACIÓN DE LA SCV El ECM controla el ciclo útil del solenoide a 200 Hz (El tiempo de apertura depende de la corriente aplicada al SCV), para poder controlar la cantidad de combustible que se debe suministrar a los pistones de alta presión. Cuando la corriente eléctrica fluye hacia el SCV, una FEM (Fuerza Electromotriz) se crea acorde con el ciclo de trabajo, el solenoide desplaza el cilindro hacia la izquierda, cambiando la posición de apertura del pasaje de combustible y regulando la cantidad de la entrega. Cuando la SCV es ciclada hacia OFF, el resorte se contrae, abriendo completamente el pasaje y suministrando combustible a los pistones
OPERACIÓN DE LA SCV
(cont.)
Cuando la SCV es ciclada hacia ON, la fuerza del resorte mueve el cilindro hacia la derecha, cerrando el pasaje (Normalmente abierto). Durante el ciclo de trabajo ON/OFF de la SCV, el combustible es suministrado a los pistones en la cantidad necesaria. 1.Válvula 2.Bobina A.Ciclo útil corto (Tiempo de succión largo) B.Ciclo útil largo (Tiempo de succión corto)
ENTREGA SCV 1. 2. 3. 4. 5.
Bomba de transferencia SCV Pistón Máxima entrega Mínima entrega
“COMMON RAIL” El riel de inyección almacena combustible a alta presión. Un sensor de presión y un limitador de presión se encuentran instalados en el riel. El sensor de presión detecta la presión de entrada en el riel y envía una señal al ECM. Tomando como referencia esta señal, el ECM controla la presión de entrada del combustible al riel a través de la válvula SCV. El limitador abre la válvula mecánicamente para aliviar la presión cuando la presión en el riel es demasiado elevada. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Soporte Riel de combustible Amortiguador de pulsaciones Limitador de presión Sensor de presión Entrada de combustible a alta presión Hacia el tanque Hacia los inyectores
COMPONENTES “COMMON RAIL”
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Soporte Riel de combustible Amortiguador de pulsaciones Limitador de presión Sensor de presión Entrada de combustible a alta presión Hacia el tanque Hacia los inyectores
OPERACIÓN DEL LIMITADOR DE PRESIÓN El limitador de presión alivia la presión abriendo la válvula 2 si se aumenta en exceso la presión aproximadamente 200MPa (29000psi), y cierra cuando la presión cae por debajo de 60Mpa (8700psi), las fugas internas de combustible en el limitador retornan al tanque a través de la línea de retorno.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Desde el riel de combustible Válvula Cuerpo de válvula Guía de válvula Resorte Carcasa Hacia el tubo de retorno
OPERACIÓN DEL AMORTIGUADOR DE PULSACIONES
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Desde el riel de combustible Orificio Ranura Pistón Resorte de retorno Carcasa Hacia el inyector
Los amortiguadores de pulsaciones están instalados en las salidas del riel de combustible hacia los inyectores, reducen el golpe de ariete al producirse el corte de combustible. El combustible es suministrado a los inyectores a través de un orificio en el émbolo. La pulsación ocurre por la resistencia que ofrece el resorte de retorno (5) y la resistencia al paso de combustible a través del orificio (2), el pistón (4) actúa como amortiguador. El pistón (4) debe retornar cuando la presión en el lado del riel cae por debajo de 1 Mpa (145psi)
SENSOR DE PRESIÓN DEL RIEL (FRP) El sensor FRP está instalado en el riel de combustible, convierte las señales de presión en señales de voltaje y envía la señal al ECM. El ECM suministra 5V al sensor FRP por el circuito de alimentación y suministra masa por el circuito de baja. El ECM calcula la presión en el riel y usa el resultado en el control de la inyección de combustible
CARACTERISTICA OPERATIVA DEL FRP
El voltaje de salida puede ser medido en los terminales B-25 y B-26 del ECM
INYECTOR DE COMBUSTIBLE
Los inyectores son controlados por el ECM, el émbolo del inyector es actuado por un solenoide. Los inyectores están clasificados según el código de fabricación QR (Quick Response) que se estampa en la placa de identificación del inyector. El código QR permite seleccionar el inyector para optimizar la entrega de combustible, . Siempre que se reemplace el inyector se debe reprogramar el ECM
PARTES DEL INYECTOR
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Inyector Puerto de entrada Retorno Placa QR Terminal Perno Soporte Código QR Código de identificación
CÓDIGO DE IDENTIFICACIÓN
El código de identificación de cada inyector se aparece inscrito en el sello que se encuentra en la parte superior de la tapa de válvulas. 1. Código ID inyector Nº 1 2. Código ID inyector Nº 1 3. Código ID inyector Nº 1 4. Código ID inyector Nº 1 5. Sello de identificación 6. Tapa de válvulas
“ALTO VOLTAJE”
El ECM suministra 118V a través del cableado de los inyectores para actuar cada pareja de solenoides por separado 1, 4 y 2 y 3. 1. Inyector 2. Cableado 3. Terminal
OPERACIÓN DEL INYECTOR 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
Puerto de retorno Solenoide Two Way Valve (TWV) Orificio de descarga Cámara de control Orificio de entrada Émbolo Tobera Combustible a alta presión Energización Presión en la cámara de control Relación de inyección No inyección Inyección Final de inyección
INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
Puerto de retorno Solenoide Two Way Valve (TWV) Orificio de descarga Cámara de control Orificio de entrada Émbolo Tobera Combustible a alta presión Energización Presión en la cámara de control Relación de inyección No inyección Inyección Final de inyección
INYECCIÓN PILOTO
La inyección piloto reduce el ruido diesel y las emisiones contaminantes. En la figura se observa la forma de onda de la señal enviada por el ECM al inyector. El primer pulso (A) corresponde a la inyección piloto, 1.8ms después se produce el pulso para la inyección principal. Terminales B-58 ( + ) GND ( - ) Escala 50V/div 1ms/div
CONTROL DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE
El sistema de control determina la cantidad básica de combustible a inyectar por incremento en la temperatura del refrigerante, la temperatura del combustible y correcciones en la presión del turbo de acuerdo con las condiciones de operación del motor
